В области исследования гравитационного излучения получены интересные и важные результаты. Эти исследования являются весьма актуальными в связи с предстоящим вводом в действие в ближайшие годы больших лазерных интерферометров LIGO, VIRGO, TAMA, GEO. Укажем вначале наиболее важные теоретические исследования проблем, связанных с испусканием гравитационного излучения.

В работе Мельхиори, Сажина и др. (ГАИШ) [13] исследован вклад фона стохастических гравитационных волн в анизотропию реликтового излучения в моделях холодной и смешанной скрытой массы. Проведен анализ подобного вклада при недавнем детектировании анизотропии реликтового излучения на больших и средних угловых масштабах. Проведенный анализ по методу максимального правдоподобия показал, что модели с "голубым" степенным спектром (n ~= 1.2) и отношением скаляр/тензорного квадруполя R=C |^T₂ / C |^S ₂ ~2 почти согласованы с данными по анизотропии, рассмотренными здесь. Показано, что рассматривая включение такого фона в анализ данных реликтового излучения, может существенным образом изменить оставшиеся космологические параметры.

В работе Постнова и Прохорова (ГАИШ) [14] рассчитана частота образования и эволюция двойных черных дыр в различных моделях образования черных дыр. Показано, что небольшая добавочная скорость (30-50~км/c) при образовании черной дыры в ходе коллапса делает орбиту сильно вытянутой, при этом время до слияния из-за гравитационного излучения сильно сокращается. С учетом этого эффекта темп регистрации слияний двойных черных дыр гравитационно-волновыми интерферометрами первого поколения оказывается 10-30 событий в год, несмотря на редкость образования двойных черных дыр в Галактике.

В работе Косенко и Постнова (ГАИШ) [15] исследовано влияние крупномасштабной структуры Вселенной на угловые флуктуации стохастического гравитационно-волнового фона, создаваемого астрофизическими источниками в галактиках (двойные звезды, быстро вращающиеся молодые нейтронные звезды). Рассчитанный спектр угловых флуктуаций фона, связанный с пространственным распределением барионного вещества во Вселенной, который может быть использован для выделения космологического фона гравитационных волн.

В работе [16] (ИТЭФ) рассмотрено гравитационное излучение в рамках сферически несимметричной модели эволюции предсверхновой. В отличие от анализа гравитационного излучения, проведенного Имшенником и Поповым в рамках формализма Питерса и Мэтьюза, в данной работе гравитационное излучение было рассмотрено с использованием более точной модели, а именно в рамках (PN)^5/2 - приближения Дамура-Дерюэль и Линкольна-Уилла. Показано, что значение эксцентриситета в момент заполнения маломассивным компонентом полости Роша больше 0.1, тем самым вывод Имшенника и Попова, о том, что финальное значение эксцентриситета меньше 0.1, оказывается неверным. В случае, если сверхновая находится в Большом Магеллановом Облаке, то амплитуда гравитационных волн h ~ 8 10²⁰ (как для SN1987A), а характерная частота порядка 1 kHz, т.е. такое событие было бы заведомо детектируемо на интерферометрах, которые будут введены в строй в ближайшие годы.

Проблемы построения алгоритмов анализа данных, получаемых на гравитационно-волновых детекторах рассмотрены в работах группы сотрудников ГАИШ. Создание надежных алгоритмов обработки наблюдательных данных является крайне важным как для для существующих криогенных гравитационных антенн, так и для создаваемых лазерных интерферометров.

В работе Руденко и др. [18] обсуждается новый алгоритм обработки гравитационных данных при поиске "астро-гравитационной" корреляции. В качестве проверки эффективности нового алгоритма проводтся реанализ данных, относящихся к эффекту "гравитационно-нейтринной" корреляции в период вспышки сверхновой СН 1987А. Авторами работы [19] установлено наличие взимной корреляции выходных сигналов гравитационных антенн итальянской и американской групп в период вспышки сверхновой СН 1987А с локальными землятрясениями.

Гусевым и др. [20] предложен новый метод обработки гравитационных данных при поиске "астро-гравитационной" корреляции, основанный на параметрических методах преодоления априоной недостаточности. Гусевым и Милюковым [21] предложен асимптотически оптимальный алгоритм поиска слабых гравитационных импульсов при наличии хаотической импульсной помехи. Для аппроксимации плотности вероятности шума гравитационной антенны при наличии негауссовой помехи используется обобщенное семейство кривых Пирсона. В работе Гусева [22] установлено, что основная причина появления аномального эффекта "гравитационно-нейтринной" корреляции в период вспышки сверхновой СН 1987А связана с наличием не учтенныой при статистическом анализе гравитационных данных погрешности интерполяции выходных сигналов гравитационных антенн, заданных в цифровой (дискретной) форме.

Гусевым и Милюковым [23] предложен асимптотически оптимальный алгоритм поиска эффекта астро-гравитационной корреляции в условиях априорной недостаточности при неизвестной плотности вероятности огибающей узкополосного шума на выходе резонансной гравитационной антенны, основанный на применениии для ее оценки непараметрического метода Парзена-Надарая. В работе Гусева и Милюкова [24] исследована устойчивость основного "принципа действия" комплексной системы обработки информации при поиске эффекта астро-гравитационной корреляции путем введения дополнительного фактора неконтролируемой погрешности в оценке появления отдельного гравитационного импульса при выбранном временном репере, элементами которого являются моменты возникновения космических нейтрино или космических гамма-вспышек.

В работе Гусева и Руденко [25] обсуждается статистическая корректность вычисления достоверности эффекта гравитационно-нейтринной корреляции в период вспышки сверхновой СН 1987А, использованная итальянской и американской группами при обработке экспериментальных данных.

В последнее время появились исследования, где рассматривается как возможность усиления гравитационными линзами гравитационных волн [27] (ИТЭФ), так и влияние гравитационных волн на распространение электромагнитных волн, т.е. по сути дела рассмотрение обобщения понятия гравитационной линзы на случай, когда искривление пространства-времени обусловлено существованием гравитационных волн [26] (АКЦ-ФИАН Пущино).

В работе Копейкина и др. [26] (АКЦ-ФИАН Пущино) рассмотрена задача описания распространения лучей света в гравитационном поле, в котором имеются гравитационные волны, испускаемые локализованным источником гравитационного излучения. Получены точные аналитические выражения для отклонения лучей света и для задержки Шапиро.

Изложим основные результаты в области гравитационного линзирования.

В работе Захарова (ИТЭФ) [28] получено общее решение уравнения гравитационной линзы вблизи особенности типа сборки. С использованием симметрических полиномов на корнях многочлена третьей степени получено обобщения утверждения Шнайдера и Вайсса об усилении вблизи различных решений уравнения гравитационной линзы. Получены аналитические выражения для усиления различных изображений вблизи особенностей типа сборки. Краткое изложение результатов этой работы представлено также в работе [29].

В работе [30] рассмотрены структурно устойчивые и структурно неустойчивые модели в теории гравитационных линз. Особое внимание обращено рассмотрению структурно неустойчивых моделей, когда численное (дискретное) моделирование или вырожденность модели гравитационной линзы могут приводить описанию свойств астрофизической модели.

Наиболее бурно развивающаяся область гравитационного линзирования - исследование гравитационного микролинзирования, что подтверждается стремительным ростом числа публикаций (результаты этих исследований и стоящие проблемы подробно изложены в недавнем обзоре Захарова А.Ф. и Сажина М.В., УФН, 1998, т. 168, вып. 10, с. 1041). Краткое изложение результатов микролинзирования, возможные интерпретации наблюдений и нерешенные проблемы, связанные с описанием гравитационных микролинз обсуждены в работах Захарова и Сажина [31], [32] (ИТЭФ, ГАИШ).

В работе Захарова (ИТЭФ) [33] рассмотрено микролинзирование удаленных звезд некомпактными объектами, например звездами из нейтралино. Подобные некомпактные звезды рассмотрены недавно Гуревичем и Зыбиным в качестве объектов, с которыми может быть связано проявление эффекта микролинзирования. В работах Захарова и Сажина [34], [35], [36] проанализировано микролинзирование некомпактным телом с использованием сингулярной модели распределения массы некомпактной микролинзы, проведен детальный анализ этой модели и сделаны выводы, которые могут быть использованы для обработки результатов наблюдений. В работе [33] (ИТЭФ) для компактной микролинзы рассмотрено распределение массы микролинзы, не имеющее особенности в начале координат (типа распределения массы для несингулярной изотермической сферы или изотермической сферы с ядром). Проведен детальный анализ уравнения гравитационной линзы, получены аналитические выражения для его решения, получено выражение для коэффициента усиления гравитационной линзы. Показано каким образом в рамках данной модели могут быть проинтерпретированы события микролинзирования с двумя характерными максимумами, которые могут интерпретироваться как события, вызываемые двойной микролинзой.

В интересной работе Богданова и Черепащука (ГАИШ) [37] приведено описание методики анализа наблюдений прохождения звезды через каустику гравитационной линзы, позволяющей получить информацию о распределении яркости без знания параметров линзы.

Укажем важные работы, тематика которых вплотную примыкает к задачам гравитационного линзирования, постановка которых является в некотором смысле обобщением стандартной постановки задач гравитационного линзирования.

Наблюдения сейфертовских галактик в рентгеновском диапазоне выявляют присутствие в их спектрах широких эмиссионнах линий, которые могут возникать во внутренних областях аккреционного диска, там, где необходим учет эффектов ОТО. В работе Захарова и Репина (ИТЭФ, ИКИ) [38] рассмотрен спектр излучения отдельной эмиссионной спектральной линии "горячего пятна" в керровском аккреционном диске в зависимости от значения радиальной координаты пятна (r), а также от удельного момента a=J/M черной дыры в предположении, что пятно движется по геодезической в экваториальной плоскости. Показано, что характерный двугорбый с резкими краями профиль линии возникает на сравнительно больших расстояниях от черной дыры, порядка (3-10)r_g. Внутренние области излучают линию, которая наблюдается с одним максимумом и крайне широким красным крылом. Измерения профилей наблюдаемых спектральных линий с высокой точностью должны дать информацию о значении удельного момента (a) черной дыры.

В работе Копейкина и Шефера [39] (АКЦ ФИАН) построена теория Лоренц - ковариантная теория распространения света в слабых гравитационных полях системы N тел, движущихся с произвольными скоростями. Обсуждены наиболее важные астрофизические приложения, такие как появление дополнительных членов (зависящих от скоростей) в уравнении гравитационной линзы, а также дополнительных членов в выражении для временной задержки Шапиро для двойных пульсаров, гравитационного красного смещения и др.

Список литературы
Отчеты по другим рабочим группам
Главная страница